FR2819737A1 - APPARATUS FOR GRINDING MATERIAL - Google Patents

Abstract

Appareil (10) pourle broyage de matériaux tels que roche, minerai, charbon, pierre etanalogues, qui comprend deux rouleaux (16A et 16B) montés en parallèlepour définir un intervalle (18) entre eux. Les morceaux de matériauà broyer (11) sont amenés par un convoyeur (12) dans le pincement(14) entre les rouleaux. Les rouleaux sont semblables et comportent des gradinslongitudinaux définis par des faces (30) s'étendant vers l'extérieur,et des segments de surface courbe lisse (31) entre les gradins. Lorsque lesrouleaux tournent en sens inverse à la même vitesse,l'intervalle (18) reste sensiblement constant et se déplace en faittransversalement en va-et-vient entre des limites définies par l'extrémitéextérieure (39) de la face d'un gradin sur un rouleau qui est en facede l'extrémité intérieure (38) de la face d'un gradinsur le rouleau opposé. Comparativement au broyage à rouleauxlisses, l'invention permet d'obtenir de plus grands rapports de réductionà des vitesses de rotation plus faibles et avec des rouleaux de pluspetit diamètre.Apparatus (10) for grinding materials such as rock, ore, coal, stone and the like, which comprises two rollers (16A and 16B) mounted in parallel to define an interval (18) between them. The pieces of material to be ground (11) are brought by a conveyor (12) into the nip (14) between the rollers. The rollers are similar and have longitudinal steps defined by faces (30) extending outwards, and segments of smooth curved surface (31) between the steps. When the rollers rotate in the opposite direction at the same speed, the interval (18) remains substantially constant and in fact moves transversely back and forth between the limits defined by the outer end (39) of the face of a step on a roller which is in front of the inner end (38) of the face of a step on the opposite roller. Compared with grinding with smooth rollers, the invention makes it possible to obtain greater reduction ratios at lower rotational speeds and with rollers of smaller diameter.

Description

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APPAREIL POUR LE BROYAGE D'UN MATERIAU Domaine Technique
La présente invention concerne un appareil pour le broyage d'un matériau tel que roche, minerai, charbon, pierre et analogue. On obtient ainsi un matériau de dimension réduite qui peut être stocké ou à nouveau traité. L'appareil de broyage de matériau s'applique en particulier au broyage de roche et de minerai dans des applications minières. Toutefois, l'invention n'est pas limitée à de telles applications et elle est utilisable pour le broyage de divers matériaux du type indiqué ci-dessus, pour différentes applications. APPARATUS FOR GRINDING MATERIAL Technical Field
The present invention relates to an apparatus for grinding a material such as rock, ore, coal, stone and the like. A material of reduced size is thus obtained which can be stored or re-processed. The material grinding apparatus is particularly applicable to grinding rock and ore in mining applications. However, the invention is not limited to such applications and it can be used for grinding various materials of the type indicated above, for different applications.

Arrière-Plan
Le broyage à rouleaux lisses est une technique d'utilisation d'un appareil qui comprend deux rouleaux opposés entre lesquels est défini un intervalle de broyage du matériau. Background
Smooth roller grinding is a technique for using an apparatus which comprises two opposite rollers between which a grinding interval for the material is defined.

Chaque rouleau a une section transversale circulaire et s'étend longitudinalement pour former un cylindre. La surface de broyage cylindrique de chaque rouleau est habituellement lisse, mais on peut également appliquer des cordons de matière soudée à la surface de broyage. En fonctionnement, une source d'énergie extérieure entraîne chaque rouleau en sens inverse, c'est-à-dire qu'un rouleau tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et que l'autre rouleau tourne en sens inverse, et les gros morceaux du matériau à broyer sont amenés au pincement conduisant à l'intervalle entre les deux rouleaux. La rotation des rouleaux applique des pressions élevées aux gros morceaux de matériau en contact avec les surfaces de broyage, Each roller has a circular cross section and extends longitudinally to form a cylinder. The cylindrical grinding surface of each roller is usually smooth, but beads of welded material can also be applied to the grinding surface. In operation, an external power source drives each roller in the opposite direction, i.e. one roller rotates clockwise and the other roller rotates in the opposite direction, and the large pieces of the material to be ground are brought to the nip leading to the gap between the two rollers. The rotation of the rollers applies high pressures to large pieces of material in contact with the grinding surfaces,

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de sorte que le matériau est soumis à des contraintes internes et se fragmente. Seuls les fragments qui ont une dimension plus petite que l'intervalle défini entre les rouleaux traversent cet intervalle, ce qui permet d'obtenir le matériau de dimension désirée.  so that the material is subjected to internal stresses and fragments. Only the fragments which have a dimension smaller than the interval defined between the rollers pass through this interval, which makes it possible to obtain the material of desired dimension.

On utilise habituellement le broyage à rouleaux lisses lorsqu'on désire un matériau de dimension fine car il n'est pas habituellement facile de traiter des morceaux de matériau de grosse dimension. Plus précisément, le broyage à rouleaux lisses nécessite généralement des rouleaux très massifs fonctionnant à des vitesses élevées, pour traiter les morceaux de matériau brut de grande dimension. Habituellement, on peut obtenir une réduction de dimension du matériau d'environ 3 : 1 seulement. On rencontre un problème en ce que, pour une plus grande dimension du matériau d'entrée, une forte augmentation de diamètre des rouleaux est nécessaire, ce qui entraîne une augmentation correspondante de la masse des rouleaux et du couple nécessaires.  Smooth roller milling is usually used when a fine material is desired because it is not usually easy to process large pieces of material. More precisely, grinding with smooth rollers generally requires very massive rollers operating at high speeds, to treat large pieces of raw material. Usually a reduction in material size of only about 3: 1 can be achieved. A problem is encountered in that, for a larger dimension of the input material, a large increase in diameter of the rollers is necessary, which results in a corresponding increase in the mass of the rollers and in the torque required.

La description de l'arrière-plan de l'invention est incluse pour expliquer le contexte de l'invention.  The description of the background of the invention is included to explain the context of the invention.

Cela ne doit pas être considéré comme une reconnaissance de ce qu'une partie quelconque de cette description a été publiée, connue ou fait partie de la connaissance générale commune dans ce domaine en Australie à la date de priorité de la présente demande.  This should not be taken as acknowledgment that any part of this description has been published, known or is part of general knowledge common in this area in Australia as of the priority date of this application.

Description de l'invention
La présente invention procure un appareil pour le broyage de matériaux, comprenant : deux rouleaux qui sont montés en parallèle pour définir un intervalle entre eux, de sorte que les surfaces des rouleaux définissent un pincement conduisant à l'intervalle, les rouleaux pouvant tourner en sens inverse pour broyer le matériau dans le pincement ; dans lequel les deux rouleaux sont semblables et présentent un gradin longitudinal constitué par une face Description of the invention
The present invention provides an apparatus for grinding materials, comprising: two rollers which are mounted in parallel to define an interval therebetween, so that the surfaces of the rollers define a nip leading to the interval, the rollers being rotatable in opposite directions reverse to grind the material in the pinch; in which the two rollers are similar and have a longitudinal step consisting of a face

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s'étendant vers l'extérieur, chaque rouleau présentant une surface courbe lisse entre l'extrémité extérieure de la face et l'extrémité intérieure de la face, et dans lequel les rouleaux sont placés de sorte que, lors de la rotation en sens inverse à la même vitesse, l'intervalle entre les rouleaux reste sensiblement constant et se déplace transversalement en va-et-vient en position entre des limites définies lorsque l'extrémité extérieure de la face du gradin sur un rouleau se trouve en regard de l'extrémité intérieure de la face du gradin sur le rouleau opposé.

extending outward, each roller having a smooth curved surface between the outer end of the face and the inner end of the face, and in which the rollers are placed so that, when rotated in opposite directions at the same speed, the interval between the rollers remains substantially constant and moves transversely back and forth in position between defined limits when the outer end of the face of the step on a roll is opposite the inner end of the face of the step on the opposite roller.

On a trouvé qu'un appareil de broyage de matériau conforme à la présente invention peut broyer des gros morceaux de matériau dur au moyen de rouleaux de plus petit diamètre, d'un équipement plus léger et à des vitesses plus faibles que des rouleaux lisses connus. Il en résulte que l'équipement est moins coûteux, plus léger et d'une dimension qui est plus facile à manipuler et à installer. En outre, pour une dimension donnée du matériau d'alimentation, l'invention procure un plus grand rapport de réduction de la dimension du matériau broyé, comparativement aux rouleaux lisses de l'art antérieur de même dimension.  It has been found that a material grinding apparatus according to the present invention can grind large pieces of hard material using smaller diameter rollers, lighter equipment and at lower speeds than known smooth rollers . As a result, the equipment is less expensive, lighter and of a size that is easier to handle and install. In addition, for a given size of the feed material, the invention provides a greater reduction ratio of the size of the ground material, compared to the smooth rollers of the prior art of the same size.

De préférence, chaque rouleau comporte au moins deux gradins, chaque rouleau présentant des segments de surface à courbure lisse qui s'étendent de l'extrémité extérieure de la face d'un gradin à l'extrémité intérieure de la face d'un gradin suivant.  Preferably, each roller has at least two steps, each roller having smoothly curved surface segments which extend from the outer end of the face of a step to the inner end of the face of a next step. .

Ainsi, chaque rouleau peut avoir un seul gradin, bien que de préférence chaque rouleau comporte au moins deux gradins dans ses surfaces de broyage. Idéalement, chaque rouleau comporte quatre gradins, bien que tout autre nombre de gradins soit possible en fonction des exigences et limitations de fonctionnement.  Thus, each roller can have a single step, although preferably each roller has at least two steps in its grinding surfaces. Ideally, each roll has four steps, although any other number of steps is possible depending on operating requirements and limitations.

De préférence, chaque gradin s'étend longitudinalement sur toute la longueur d'un rouleau.  Preferably, each step extends longitudinally over the entire length of a roll.

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De préférence, chaque rouleau comporte des gradins sensiblement équidistants sur la périphérie. Preferably, each roller has steps substantially equidistant on the periphery.

De préférence, chaque segment de surface à courbure lisse est défini, dans une section transversale des rouleaux, par un arc de rayon constant dont le centre de courbure est décalé du centre du rouleau. De préférence, tous les rayons de ces arcs sont de même grandeur et tous les centres des arcs sont décalés d'une même quantité par rapport au centre du rouleau et ils sont radialement espacés de façon égale.  Preferably, each surface segment with smooth curvature is defined, in a cross section of the rollers, by an arc of constant radius whose center of curvature is offset from the center of the roller. Preferably, all the radii of these arcs are of the same size and all the centers of the arcs are offset by the same amount relative to the center of the roller and they are equally spaced radially.

Dans au moins un mode de réalisation de la présente invention, la face du ou de chaque gradin est alignée le long d'un rayon du rouleau et par conséquent les extrémités intérieure et extérieure de la face ou de chaque face sont également alignées le long du même rayon. En variante, la face s'étendant vers l'extérieur d'un gradin peut être sensiblement perpendiculaire aux segments de surface adjacents, de sorte que les extrémités intérieure et extérieure d'une face d'un gradin peuvent ne pas être exactement alignées le long d'un rayon du rouleau Sinon, l'invention englobe d'autres angles de la face d'un gradin par rapport aux segments de surface adjacents, pourvu qu'un gradin soit ainsi formé.  In at least one embodiment of the present invention, the face of the or each step is aligned along a radius of the roller and therefore the inner and outer ends of the face or of each face are also aligned along the same radius. Alternatively, the outwardly extending face of a step may be substantially perpendicular to the adjacent surface segments, so that the inner and outer ends of a face of a step may not be exactly aligned along of a radius of the roller Otherwise, the invention encompasses other angles of the face of a step with respect to the adjacent surface segments, provided that a step is thus formed.

Chaque rouleau de l'invention peut comprendre un noyau sensiblement cylindrique sur lequel sont montés des segments de coquille qui définissent le ou les gradins longitudinaux et les segments de surface à courbure lisse entre ces gradins. De préférence, chaque segment de coquille présente chaque segment de surface, et un gradin est défini par des segments de coquille adjacents. Pour le montage de ces segments de coquille sur un noyau, chaque segment de coquille peut comporter une saillie et chaque noyau peut comporter des évidements de forme complémentaire, de sorte qu'on peut monter un segment de coquille sur le noyau par introduction coulissante de la saillie dans un évidement de forme complémentaire, dans la direction longitudinale du noyau, chaque ensemble de saillie/évidement étant configuré pour  Each roller of the invention may comprise a substantially cylindrical core on which are mounted shell segments which define the longitudinal step (s) and the surface segments with smooth curvature between these steps. Preferably, each shell segment has each surface segment, and a step is defined by adjacent shell segments. For mounting these shell segments on a core, each shell segment may have a projection and each core may have recesses of complementary shape, so that a shell segment may be mounted on the core by sliding introduction of the projection in a recess of complementary shape, in the longitudinal direction of the core, each projection / recess assembly being configured to

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empêcher un mouvement d'un segment de coquille dans la direction radiale du noyau. De préférence, on prévoit au moins deux saillies pour chaque segment de coquille.  prevent movement of a shell segment in the radial direction of the core. Preferably, at least two projections are provided for each shell segment.

Dans l'appareil de l'invention, au moins un des rouleaux peut être rappelé élastiquement vers l'autre rouleau de sorte que, lorsque des forces excessives sont engendrées dans le pincement, le dit un rouleau est déplaçable, contre la force de rappel, de manière à s'éloigner de l'autre rouleau.  In the apparatus of the invention, at least one of the rollers can be resiliently biased towards the other roller so that, when excessive forces are generated in the nip, the said roller is displaceable, against the restoring force, so as to move away from the other roller.

Pour une meilleure compréhension de la présente invention et pour illustrer sa mise en oeuvre, on décrit maintenant des modes de réalisation de l'invention à titre d'exemple non limitatif seulement, avec référence aux dessins annexés.  For a better understanding of the present invention and to illustrate its implementation, embodiments of the invention are now described by way of non-limiting example only, with reference to the accompanying drawings.

Brève Description des Dessins
La figure 1 est une vue de côté schématique d'un appareil de broyage de matériau conforme à un mode de réalisation de l'invention. Brief Description of the Drawings
Figure 1 is a schematic side view of a material grinding apparatus according to an embodiment of the invention.

La figure 2 est une vue en coupe d'un rouleau de l'appareil de la figure 1.  Figure 2 is a sectional view of a roller of the apparatus of Figure 1.

La figure 3 est une vue en coupe des deux rouleaux parallèles de l'appareil de la figure 1.  Figure 3 is a sectional view of the two parallel rollers of the apparatus of Figure 1.

La figure 4 représente un agencement de deux segments de coquille pour montage sur un noyau de rouleau, dans un autre mode de réalisation de la présente invention.  Figure 4 shows an arrangement of two shell segments for mounting on a roller core, in another embodiment of the present invention.

La figure 5 est une vue en coupe de deux rouleaux parallèles dans un autre mode de réalisation de l'invention, comportant des segments de coquille comme représenté sur la figure 4.  FIG. 5 is a sectional view of two parallel rollers in another embodiment of the invention, comprising shell segments as shown in FIG. 4.

Description des Modes Préférés de Réalisation
Un appareil de broyage 10 (voir la figure 1) comprend deux rouleaux 16A, 16B qui sont montés en parallèle pour définir entre eux un intervalle 18. Les surfaces des rouleaux, par exemple 31A, 31B respectivement, définissent un pincement 14 qui conduit à l'intervalle 18. Les gros morceaux de matériau 11, par exemple un minerai à broyer, sont distribués par Description of the Preferred Modes of Implementation
A grinding apparatus 10 (see FIG. 1) comprises two rollers 16A, 16B which are mounted in parallel to define between them an interval 18. The surfaces of the rollers, for example 31A, 31B respectively, define a nip 14 which leads to the interval 18. The large pieces of material 11, for example a ore to be ground, are distributed by

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l'intermédiaire d'un premier convoyeur 12 à partir d'une alimentation, par exemple une trémie (non représentée), et tombent dans le pincement 14 au-dessus des rouleaux 16A et 16B. Les arbres 15A et 15B respectivement des rouleaux 16A et 16B sont entraînés par des moyens 17 (illustrés seulement schématiquement et qui peuvent comprendre un moteur électrique et un réducteur à engrenages) en rotation en sens inverse, pour broyer le matériau 11 en fragments plus petits 20. Seuls les fragments 20 qui sont assez petits pour traverser l'intervalle 18 tombent sur un deuxième convoyeur 22 et sont transportés vers un stockage ou un autre traitement. Le rouleau 16B peut être rappelé élastiquement par des moyens 19, tels qu'un piston chargé par un ressort agissant sur l'arbre 15B, vers le rouleau 16A de sorte que les forces excessives engendrées dans le pincement 14 ont pour effet d'éloigner le rouleau 16B du rouleau 16A, contre l'action de rappel, ce qui réduit les forces dans le pincement 14. En variante, on peut associer des capteurs aux rouleaux 16A, 16B pour détecter un ralentissement prédéterminé des rouleaux, et dans ce cas l'appareil de broyage 10 s'arrête automatiquement. Des niveaux supplémentaires de protection peuvent également être inclus dans l'appareil de broyage 10, par exemple, deuxièmement, des contacts à déclenchement mécanique associés à des coupleurs à fluide des moyens d'entraînement 17 qui répondent à l'échauffement excessif du fluide dans les coupleurs.

via a first conveyor 12 from a feed, for example a hopper (not shown), and fall in the nip 14 above the rollers 16A and 16B. The shafts 15A and 15B respectively of the rollers 16A and 16B are driven by means 17 (illustrated only schematically and which may include an electric motor and a gear reducer) rotating in opposite directions, to grind the material 11 into smaller fragments 20 Only the fragments 20 which are small enough to cross the gap 18 fall on a second conveyor 22 and are transported to storage or another treatment. The roller 16B can be resiliently returned by means 19, such as a piston loaded by a spring acting on the shaft 15B, towards the roller 16A so that the excessive forces generated in the nip 14 have the effect of moving the roller 16B of roller 16A, against the return action, which reduces the forces in the nip 14. Alternatively, it is possible to associate sensors with the rollers 16A, 16B to detect a predetermined slowdown of the rollers, and in this case the grinding machine 10 stops automatically. Additional levels of protection can also be included in the grinding apparatus 10, for example, secondly, mechanically triggered contacts associated with fluid couplers of the drive means 17 which respond to the excessive heating of the fluid in the couplers.

Troisièmement, ces coupleurs à fluide comprennent des bouchons fusibles dans les carters de coupleur, qui fondent en cas d'échauffement excessif, ce qui permet la purge du fluide et la perte de l'entraînement. Un quatrième niveau de protection peut être de prévoir des dispositifs de coupure thermique associés au moteur électrique. Third, these fluid couplers include fusible plugs in the coupler housings, which melt when overheated, allowing the fluid to drain and loss of drive. A fourth level of protection can be to provide thermal cut-off devices associated with the electric motor.

Les rouleaux 16A et 16B sont semblables et on décrit maintenant un des rouleaux avec référence à la figure 2 mais les indices A ou B étant omis dans les repères.  The rollers 16A and 16B are similar and one of the rollers is now described with reference to FIG. 2 but the indices A or B being omitted in the references.

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La figure 2 est une vue en coupe d'un rouleau 16. Le rouleau 16 comporte quatre gradins constitués par des faces 30, 32,34 et 36 qui s'étendent vers l'extérieur du rouleau 16 (il faut noter que, sur toutes les figures, la dimension des gradins est exagérée par rapport au diamètre du rouleau). Les gradins sont également espacés autour de la périphérie du rouleau 16 et ils s'étendent sur toute la longueur du rouleau 16. Entre gradins successifs, il y a des segments de surface convexes 31,33, 35 et 37 dont chacun s'étend de l'extrémité intérieure 38 de la face 30 d'un gradin à une extrémité extérieure 39 de la face 32 du gradin suivant (le gradin 32"suit"le gradin 30 lorsque le rouleau 16 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre).  Figure 2 is a sectional view of a roller 16. The roller 16 has four steps constituted by faces 30, 32, 34 and 36 which extend towards the outside of the roller 16 (it should be noted that, on all the figures, the dimension of the steps is exaggerated in relation to the diameter of the roll). The steps are also spaced around the periphery of the roller 16 and they extend over the entire length of the roller 16. Between successive steps, there are convex surface segments 31, 33, 35 and 37 each of which extends from the inner end 38 of the face 30 of a step to an outer end 39 of the face 32 of the next step (the step 32 "follows" the step 30 when the roller 16 rotates clockwise) .

Chaque segment de surface 31,33, 35,37 a le même profil circonférentiel (c'est-à-dire la même longueur d'arc et la même attitude) et le même rayon par rapport au point central correspondant de chaque segment de surface, de sorte que le rayon R du segment de surface 31 est centré sur un point central 41, le rayon R du segment de surface 33 est centré sur un point 43, le rayon R du segment de surface 35 est centré sur un point 45 et le rayon R du segment de surface 37 est centré sur un point 47. Les centres 41,43, 45 et 47 sont espacés de façon égale du centre 40 du rouleau 16. Plus la distance de chaque centre 41,43, 45 et 47 au centre 40 est grande, plus la hauteur de chaque gradin comme défini par les faces 30,32, 34 et 36 est grande. Each surface segment 31.33, 35.37 has the same circumferential profile (i.e. the same arc length and the same attitude) and the same radius with respect to the corresponding central point of each surface segment , so that the radius R of the surface segment 31 is centered on a central point 41, the radius R of the surface segment 33 is centered on a point 43, the radius R of the surface segment 35 is centered on a point 45 and the radius R of the surface segment 37 is centered on a point 47. The centers 41, 43, 45 and 47 are equally spaced from the center 40 of the roller 16. The greater the distance from each center 41, 43, 45 and 47 to the center 40 is large, the greater the height of each step as defined by the faces 30, 32, 34 and 36.

Il est entendu que les gradins constitués par les faces 30, 32,34 et 36 ne s'étendent pas nécessairement sur toute la longueur du rouleau 16 et également qu'on peut prévoir un seul gradin au lieu de quatre et, dans ce cas, il y a une surface de courbure lisse qui s'étend de l'extrémité intérieure 38 de la face du gradin à son extrémité extérieure 39.  It is understood that the steps constituted by the faces 30, 32, 34 and 36 do not necessarily extend over the entire length of the roller 16 and also that one step can be provided instead of four and, in this case, there is a smooth curvature surface which extends from the inner end 38 of the face of the step to its outer end 39.

La figure 3 est une vue en bout et en coupe des deux rouleaux 16A et 16B de l'appareil de la figure 1 en position.  Figure 3 is an end sectional view of the two rollers 16A and 16B of the apparatus of Figure 1 in position.

Chaque rouleau est aligné de sorte que les faces 30A, 32A, 34A, 36A des gradins du rouleau 16A s'alignent avec les faces Each roller is aligned so that the faces 30A, 32A, 34A, 36A of the steps of the roller 16A align with the faces

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correspondantes respectives 30B, 32B, 34B, 36B des gradins du rouleau 16B, lorsque les faces correspondantes respectives tournent à l'endroit de l'intervalle 18. Dans cet exemple, le rouleau 16A est entraîné en rotation par un dispositif 17 (voir la figure 1) dans une direction 48 (dans le sens des aiguilles d'une montre) autour d'un axe passant par son centre 40A, et le rouleau 16B est mis en rotation dans une direction 49 (en sens inverse des aiguilles d'une montre) autour d'un axe passant par son centre 40B. Puisque les rouleaux 16A et 16B tournent en sens inverse à la même vitesse, les faces 30A et 30B s'approchent l'une de l'autre et les segments de surface opposés 37A et 37B (comme représenté sur la figure 3) sont tels que l'intervalle 18 rèste en fait de dimension constante mais se déplace transversalement dans la direction 50, du rouleau 16A vers le rouleau 168. Les gros morceaux de matériau 11 qui tombent dans le pincement 14 sont attaqués par les segments de surface 37A et 37B qui exercent une pression pour broyer le matériau 11 et le fragmenter.  respective correspondents 30B, 32B, 34B, 36B of the steps of the roller 16B, when the respective corresponding faces rotate at the location of the gap 18. In this example, the roller 16A is rotated by a device 17 (see the figure 1) in a direction 48 (clockwise) around an axis passing through its center 40A, and the roller 16B is rotated in a direction 49 (counterclockwise ) around an axis passing through its center 40B. Since the rollers 16A and 16B rotate in opposite directions at the same speed, the faces 30A and 30B approach each other and the opposite surface segments 37A and 37B (as shown in FIG. 3) are such that the interval 18 remains in fact of constant size but moves transversely in the direction 50, from the roller 16A towards the roller 168. The large pieces of material 11 which fall into the nip 14 are attacked by the surface segments 37A and 37B which exert pressure to grind the material 11 and fragment it.

Lorsque les gradins de la face 30A et de la face correspondante 30B tournent de manière à être sensiblement en regard les uns des autres (c'est-à-dire juste avant que les gradins soient directement en opposition mutuelle), l'intervalle 18 est à sa position extrême vers le rouleau 16B. Un moment après que les gradins des faces 30A et 30B aient franchi la position d'opposition mutuelle directe, l'intervalle 18 revient à sa position extrême vers le rouleau 16A. Ensuite, lorsque les gradins suivants de la face 32A et de la face correspondante 32B s'approchent les uns des autres, l'intervalle 18 se déplace à nouveau dans la direction 50 vers sa position extrême vers le rouleau 16B puis revient brusquement à sa position extrême vers le rouleau 16A lorsque les gradins des faces 32A et 32B tournent au-delà de leur position en opposition directe. Cela se poursuit de sorte que l'intervalle 18 se déplace en fait alternativement dans la direction transversale entre deux positions extrêmes, et les gros morceaux de matériau 11 sont  When the steps of the face 30A and of the corresponding face 30B rotate so as to be substantially opposite one another (that is to say just before the steps are directly in mutual opposition), the interval 18 is at its extreme position towards the roller 16B. A moment after the steps of the faces 30A and 30B have crossed the position of direct mutual opposition, the interval 18 returns to its extreme position towards the roller 16A. Then, when the next steps of the face 32A and the corresponding face 32B approach each other, the gap 18 again moves in the direction 50 towards its extreme position towards the roller 16B and then suddenly returns to its position extreme towards the roller 16A when the steps of the faces 32A and 32B rotate beyond their position in direct opposition. This continues so that the gap 18 actually moves alternately in the transverse direction between two extreme positions, and the large pieces of material 11 are

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en contact constant avec, successivement, les surfaces opposées 31A et 31B, 33A et 33B, 35A et 35B, et 37A et 37B, pour un broyage dans le pincement 14 défini par ces surfaces. Les limites pour la position de l'intervalle 18 sont définies par l'extrémité extérieure 39 d'une face d'un gradin 30A sur le rouleau 16A, lorsque cette extrémité se trouve en regard de l'extrémité intérieure de la face du gradin 30B sur le rouleau 16B, au moment où les gradins franchissent leur position d'opposition mutuelle directe. On considère que ce mouvement de l'intervalle 18, c'est-à-dire son mouvement dans une direction latérale avec inversion brusque à sa position extrême dans la direction opposée, puis à nouveau un mouvement dans la dite une direction latérale, en combinaison avec la configuration "à gradins" des rouleaux qui engendre ce mouvement, contribue notablement à accroître le rapport de réduction dans le broyage de matériau selon la présente invention.  in constant contact with, successively, the opposite surfaces 31A and 31B, 33A and 33B, 35A and 35B, and 37A and 37B, for grinding in the nip 14 defined by these surfaces. The limits for the position of the gap 18 are defined by the outer end 39 of one face of a step 30A on the roller 16A, when this end is opposite the inner end of the face of the step 30B on roller 16B, when the steps cross their position of direct mutual opposition. It is considered that this movement of the interval 18, that is to say its movement in a lateral direction with abrupt inversion to its extreme position in the opposite direction, then again a movement in said lateral direction, in combination with the "stepped" configuration of the rollers which generates this movement, contributes significantly to increasing the reduction ratio in the grinding of material according to the present invention.

La figure 4 est une vue de côté de deux segments de coquille 60 utilisables dans un autre mode de réalisation de l'invention. Chaque segment de coquille 60 a une surface de roulement 62, des faces d'extrémité 64 et 66, et une surface intérieure cylindriquement concave 76 à partir de laquelle s'étendent deux saillies 68. La surface de roulement convexe 62 est un arc lisse et elle correspond à un segment de surface 31, 33,35 ou 37 sur un rouleau 16 comme représenté sur la figure 2.  Figure 4 is a side view of two shell segments 60 usable in another embodiment of the invention. Each shell segment 60 has a rolling surface 62, end faces 64 and 66, and a cylindrical concave inner surface 76 from which two protrusions extend 68. The convex rolling surface 62 is a smooth arc and it corresponds to a surface segment 31, 33, 35 or 37 on a roller 16 as shown in FIG. 2.

Lorsque deux segments de coquille 60 sont montés sur un noyau de rouleau 72 (décrit plus loin avec référence à la figure 5), on les place l'un à côté de l'autre, de sorte que la face d'extrémité 64 d'un segment de coquille 60 est en regard de la face d'extrémité 66 de l'autre segment de coquille 60. La différence de hauteur à l'endroit de cette interface 64-66 définit une face 30 (ou 32,34 ou 36) d'un gradin sur le rouleau 16, comme sur la figure 1. En outre, le bord supérieur de la face d'extrémité 64 correspond à une extrémité intérieure décrite  When two shell segments 60 are mounted on a roller core 72 (described below with reference to FIG. 5), they are placed one next to the other, so that the end face 64 of a shell segment 60 is opposite the end face 66 of the other shell segment 60. The difference in height at the location of this interface 64-66 defines a face 30 (or 32, 34 or 36) of a step on the roller 16, as in FIG. 1. In addition, the upper edge of the end face 64 corresponds to an interior end described

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plus haut d'une dite face, et le bord supérieur de la face d'extrémité 66 correspond à une extrémité extérieure déjà décrite 39 sur un rouleau 16 comme sur la figure 2.  higher of a said face, and the upper edge of the end face 66 corresponds to an outer end already described 39 on a roller 16 as in FIG. 2.

Les saillies 68 de chaque segment de coquille 60, au moyen desquelles les segments de coquille sont montés sur un noyau de rouleau 72, comprennent des parties opposées évasées vers l'extérieur 70. Chaque noyau de rouleau 72 d'une paire de rouleaux (voir la figure 5) comporte des évidements longitudinaux 74 dans sa surface cylindrique extérieure 73, qui sont de forme complémentaire aux saillies 68 des segments de coquille 60, pour un ajustement glissant des saillies 68 dans les évidements 74 à partir d'une extrémité d'un noyau de rouleau 72. Après montage, la surface concave 67 de chaque segment de coquille 60 est en contact avec la surface cylindrique 73 d'un noyau de rouleau 72, et les parties évasées vers l'extérieur 70 des saillies à l'intérieur des parties complémentaires en retrait des évidements 74 empêchent tout mouvement (en dehors de celui qui résulte des tolérances de fabrication) des segments de coquille 60 radialement vers l'extérieur des noyaux de rouleau 72. Les segments de coquille 60 ont habituellement une largeur de 10cm (ou une largeur appropriée en fonction du diamètre du rouleau) de sorte qu'une pluralité de segments de coquille sont placés côte à côte dans chaque évidement 74 afin de constituer les gradins qui s'étendent sur la longueur d'un rouleau. Les segments de coquille 60 aux extrémités de chaque rouleau sont empêchés de se déplacer dans la direction longitudinale des noyaux de rouleau 72.  The protrusions 68 of each shell segment 60, by means of which the shell segments are mounted on a roller core 72, comprise opposite outwardly flared portions 70. Each roller core 72 of a pair of rollers (see Figure 5) has longitudinal recesses 74 in its outer cylindrical surface 73, which are of complementary shape to the protrusions 68 of the shell segments 60, for a sliding adjustment of the protrusions 68 in the recesses 74 from one end of a roller core 72. After mounting, the concave surface 67 of each shell segment 60 is in contact with the cylindrical surface 73 of a roller core 72, and the outwardly flared portions 70 of the projections inside the complementary parts set back from the recesses 74 prevent any movement (apart from that which results from manufacturing tolerances) of the shell segments 60 radially outward from the cores of r ouleau 72. The shell segments 60 usually have a width of 10 cm (or an appropriate width depending on the diameter of the roll) so that a plurality of shell segments are placed side by side in each recess 74 in order to constitute the steps that span the length of a roll. The shell segments 60 at the ends of each roller are prevented from moving in the longitudinal direction of the roller cores 72.

Dans un mode de réalisation représenté sur la figure 5, on monte quatre segments de coquille 60 sur chaque noyau de rouleau 72, ce qui crée quatre gradins entre lesquels s'étendent des segments de surface (on notera que, sur la figure 5, les intervalles entre les faces d'extrémité en regard 64 et 66 de segments de coquille adjacents 60 sont représentés de façon exagérée).  In an embodiment shown in FIG. 5, four shell segments 60 are mounted on each roller core 72, which creates four steps between which surface segments extend (it will be noted that, in FIG. 5, the intervals between facing end faces 64 and 66 of adjacent shell segments 60 are shown exaggerated).

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Les saillies 68 et les évidements complémentaires 74 peuvent être configurés autrement que ce qui est illustré sur les figures 4 et 5, pourvu qu'ils remplissent la fonction requise de maintien de l'intégrité des rouleaux ainsi formés pour le broyage de matériaux durs, tels que roche, minerai, charbon, pierres et analogues. Chaque segment de coquille peut également comporter une seule saillie de verrouillage au-lieu de deux, ou éventuellement trois saillies ou plus, si nécessaire, bien que cela soit improbable.  The protrusions 68 and the complementary recesses 74 can be configured other than that illustrated in FIGS. 4 and 5, provided that they fulfill the required function of maintaining the integrity of the rollers thus formed for grinding hard materials, such as such as rock, ore, coal, stones and the like. Each shell segment may also have a single locking protrusion instead of two, or possibly three or more protrusions, if necessary, although this is unlikely.

Dans des tests au moyen d'un appareil prototype conforme à un mode de réalisation de l'invention, on a obtenu des rapports de réduction de 6 : 1 ou 7 : 1. Par exemple, pour des rouleaux de 600 mm de diamètre ayant une hauteur de gradin de 20 mm, on peut broyer des morceaux de matériau atteignant 150 mm tandis que, pour des rouleaux lisses de même dimension de l'art antérieur, une dimension d'alimentation de 25 mm environ seulement est possible. En outre, un rouleau de 600 mm de diamètre conforme à un mode de réalisation de l'invention peut être mis en rotation au huitième de la vitesse des rouleaux lisses de l'art antérieur pour le matériau de même dimension. Le diamètre plus petit et les vitesses de rotation plus faibles donnent un rouleau qui est moins lourd que les rouleaux de l'art antérieur. Les matériaux qui ont été broyés au moyen de cet appareil pour obtenir des rapports de réduction de 6 : 1 environ comprennent des matériaux tels que charbon, bauxite, blocs d'anode en carbone, nickel, minerai d'or, béton recyclé, briques, granit, dolarite, minerai de fer, calcaire, niobium, clinker et basaltes.  In tests using a prototype apparatus according to an embodiment of the invention, reduction ratios of 6: 1 or 7: 1 have been obtained. For example, for 600 mm diameter rollers having a step height of 20 mm, pieces of material up to 150 mm can be ground while, for smooth rolls of the same size of the prior art, a feed dimension of only about 25 mm is possible. In addition, a roller 600 mm in diameter according to an embodiment of the invention can be rotated at one-eighth the speed of the smooth rollers of the prior art for the material of the same dimension. The smaller diameter and lower rotational speeds result in a roller which is lighter than the rollers of the prior art. Materials which have been ground using this apparatus to obtain reduction ratios of approximately 6: 1 include materials such as coal, bauxite, carbon anode blocks, nickel, gold ore, recycled concrete, bricks, granite, dolarite, iron ore, limestone, niobium, clinker and basalts.

L'invention décrite ici peut admettre des variations, des modifications etlou des additions autres que celles qui ont été spécifiquement décrites et il est entendu que l'invention inclut toutes ces variations, modifications et/ou additions qui entrent dans le cadre des revendications annexées. The invention described here can accept variations, modifications and / or additions other than those which have been specifically described and it is understood that the invention includes all these variations, modifications and / or additions which fall within the scope of the appended claims.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Appareil (10) pour le broyage de matériaux (11), comprenant : deux rouleaux (16A, 16B) qui sont montés en parallèle pour définir entre eux un intervalle (18) de sorte que les surfaces (31A, 31B) des rouleaux définissent un pincement (14) conduisant à l'intervalle, les rouleaux pouvant tourner en sens inverse pour broyer le matériau dans le pincement, dans lequel les rouleaux sont semblables et comportent chacun un gradin longitudinal qui est défini par une face (30) s'étendant vers l'extérieur, chaque rouleau présentant une surface courbe lisse (31) entre l'extrémité extérieure (39) de la face (30) et l'extrémité intérieure (38) de la face (30), et dans lequel les rouleaux sont placés de sorte que, lors d'une rotation en sens inverse à la même vitesse, l'intervalle entre les rouleaux est maintenu sensiblement constant et se déplace transversalement en va-et-vient en position entre des limites définies lorsque l'extrémité extérieure (39) de la face (30) du gradin sur un rouleau (16A) se trouve en regard de l'extrémité intérieure (38) de la face (30) du gradin sur le rouleau opposé (16B). CLAIMS 1. Apparatus (10) for grinding materials (11), comprising: two rollers (16A, 16B) which are mounted in parallel to define an interval (18) between them so that the surfaces (31A, 31B) of the rollers define a nip (14) leading to the gap, the rollers being able to rotate in opposite directions to grind the material in the nip, in which the rollers are similar and each have a longitudinal step which is defined by a face (30) s extending outward, each roller having a smooth curved surface (31) between the outer end (39) of the face (30) and the inner end (38) of the face (30), and in which the rollers are placed so that, when rotated in the opposite direction at the same speed, the interval between the rollers is kept substantially constant and moves transversely back and forth in position between defined limits when the end exterior (39) of the face (30) of the step on a roller (16A) is located opposite the inner end (38) of the face (30) of the step on the opposite roller (16B). 2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel chaque rouleau (16A, 16B) comporte au moins deux gradins longitudinaux définis par des faces (30,32, 34,36) s'étendant vers l'extérieur, et dans lequel chaque rouleau présente des segments de surface à courbure lisse (31,33, 35,37) qui s'étendent entre l'extrémité extérieure (39) de la face (30) d'un gradin et l'extrémité intérieure (38) de la face (32) d'un gradin suivant, de sorte que l'intervalle (18) reste sensiblement constant lorsqu'il se déplace transversalement en va-et-vient pendant la rotation en sens inverse des rouleaux.  2. Apparatus according to claim 1, wherein each roller (16A, 16B) comprises at least two longitudinal steps defined by faces (30,32, 34,36) extending outwards, and in which each roller has smoothly curved surface segments (31, 33, 35, 37) which extend between the outer end (39) of the face (30) of a step and the inner end (38) of the face ( 32) of a next step, so that the interval (18) remains substantially constant when it moves transversely back and forth during the rotation in the opposite direction of the rollers. <Desc/Clms Page number 13> <Desc / Clms Page number 13> 3. Appareil selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le ou chaque gradin s'étend longitudinalement sur toute la longueur des rouleaux (16A, 16B).  3. Apparatus according to claim 1 or claim 2, wherein the or each step extends longitudinally over the entire length of the rollers (16A, 16B). 4. Appareil selon la revendication 2 ou la revendication 3, dans lequel les gradins sur chaque rouleau sont sensiblement équidistants sur la périphérie du rouleau.  4. Apparatus according to claim 2 or claim 3, wherein the steps on each roller are substantially equidistant on the periphery of the roller. 5. Appareil selon la revendication 2, dans lequel chaque segment de surface (31) est défini, dans une section transversale des rouleaux, par un arc de rayon constant (R) dont le centre de courbure (41) est décalé du centre de rotation (40) d'un rouleau.  5. Apparatus according to claim 2, wherein each surface segment (31) is defined, in a cross section of the rollers, by an arc of constant radius (R) whose center of curvature (41) is offset from the center of rotation (40) of a roll. 6. Appareil selon la revendication 5, dans lequel les rayons des arcs définissant les segments de surface (31,33, 35,37) sont égaux et dans lequel leurs centres de courbure (41, 43,45, 47) sont décalés de façon égale par rapport au centre de rotation (40) d'un rouleau.  6. Apparatus according to claim 5, in which the radii of the arcs defining the surface segments (31,33, 35,37) are equal and in which their centers of curvature (41, 43,45, 47) are offset equal to the center of rotation (40) of a roller. 7. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la face (30) du ou de chaque gradin s'étend vers l'extérieur le long d'un rayon d'un rouleau  7. Apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the face (30) of or each step extends outward along a radius of a roller 8. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la face (30) du ou de chaque gradin s'étend vers l'extérieur sensiblement perpendiculairement aux parties adjacentes de la surface courbe lisse (31) ou des segments de surface (31,33, 35,37). 8. Apparatus according to any one of claims 1 to 6, in which the face (30) of the or each step extends outwards substantially perpendicular to the adjacent parts of the smooth curved surface (31) or of the surface segments ( 31.33, 35.37). 9. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel chaque rouleau comprend un noyau sensiblement cylindrique (72) sur lequel sont montés des segments de coquille (60) qui définissent le ou les gradins longitudinaux (30,  9. Apparatus according to any one of claims 1 to 8, in which each roller comprises a substantially cylindrical core (72) on which are mounted shell segments (60) which define the longitudinal step or steps (30, <Desc/Clms Page number 14><Desc / Clms Page number 14> 32, 34, 36) et la surface ou les segments de surface courbe lisse (62) entre les gradins.  32, 34, 36) and the surface or segments of smooth curved surface (62) between the steps. 10. Appareil selon la revendication 9, dans lequel il y a au moins deux gradins (30, 32,34, 36) sur chaque rouleau et les segments de coquille (60) constituent les segments de surface (31,33, 35,37) entre les gradins, les segments de coquille adjacents étant dimensionnés de sorte que leurs surfaces d'extrémité en regard (64,66) définissent la face (30) d'un gradin.  10. Apparatus according to claim 9, in which there are at least two steps (30, 32,34, 36) on each roller and the shell segments (60) constitute the surface segments (31,33, 35,37 ) between the steps, the adjacent shell segments being dimensioned so that their facing end surfaces (64, 66) define the face (30) of a step. 11. Appareil selon la revendication 9 ou la revendication 10, dans lequel chaque segment de coquille (60) comporte au moins une saillie (68) pour montage sur les noyaux sensiblement cylindriques (72), les noyaux comportant des évidements longitudinaux (74) pour recevoir les saillies, dans lequel les saillies et les évidements ont des formes complémentaires de sorte que les segments de coquille sont retenus en position dans la direction radiale des noyaux. 11. Apparatus according to claim 9 or claim 10, wherein each shell segment (60) comprises at least one projection (68) for mounting on the substantially cylindrical cores (72), the cores having longitudinal recesses (74) for receiving the projections, in which the projections and the recesses have complementary shapes so that the shell segments are retained in position in the radial direction of the cores.